KR20100019245A - 긴장재를 이용한 건축 구조물의 가새형 내진 보강구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 영역별로 발생하는 변위를 하나의 에너지 소산장치로 모두 감쇄시킬 수 있도록 하고, 그와 더불어 설치 공간을 최소화할 수 있도록 한 긴장재를 이용한 건축 구조물의 가새형 내진 보강구조에 관한 것이다.

본 발명에 의하면, 메인 기둥에 보조 기둥을 근접 설치하여 가새를 위한 설치 공간을 최소화하고, 소산부재의 양측에 연결되는 긴장재가 가새 영역을 따라 가새되는 타입이 제시됨으로써, 에너지 소산장치의 최소 설치와 함께 각 영역에서 발생되는 변위를 흡수 완화할 수 있도록 한 것이다.

Description

긴장재를 이용한 건축 구조물의 가새형 내진 보강구조{Structure for Seismic Strengthening of Building Structures Using Tendon}

본 발명은 긴장재를 이용한 건축 구조물의 가새형 내진 보강구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수직부재(기둥, 벽 등 ; 이하 "메인 기둥"이라 기재함)와 수평부재(보, 슬래브 등 ; 이하 "슬래브"라고 기재함) 변위를 직접 흡수 완화하는 내진 성능을 그대로 유지하면서도 설치 공간을 최소화하고, 가새 영역별로 발생하는 변위를 하나의 에너지 소산장치로 모두 감쇄시킬 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 다주택, 빌딩, 건물, 아파트 등과 같은 기존 건축 구조물은 지진으로부터 건축 구조물을 안전하게 보호하기 위한 내진 설계(耐震設計)가 미흡하여 지진 발생시에 건축 구조물의 붕괴로 인한 막대한 인명 피해 및 재산 피해가 예상되므로 지진하중에 저항하기 위해 기둥과 슬래브 등을 보강할 필요성이 제기되고 있다.

위와 같이 기둥과 슬래브로 짜진 전형적인 라멘 구조에서 가장 보편적으로 사용되고 있는 내진 보강 방법으로는 에너지 소산장치를 이용한 가새 보강이 적용된다.

가새 보강은 주로 좌, 우측 두 메인 기둥과 상부 및 바닥 슬래브로 이루어진 라멘 구조에서 한 편 모서리와 다른 편 모서리를 대각 연결하는 것이 일반적이다.

그런데, 위와 같은 가새 보강구조는 에너지 소산장치가 설치 공간의 중앙부를 가로질러 지나가는 대각 설치로 인하여 설치 공간에서의 중앙 공간과, 좌, 우측 공간 즉 모두 잠식되고, 그에 따라 설치 공간에 대한 활용 가치를 높이 수 없게 된다.

또한, 강력한 내진 보강이 요구될 경우, 메인 기둥과 상, 하부 슬래브를 가새 연결하는 에너지 소산장치의 증설이 불가피하여, 더 많은 설치 공간을 차지하게 되고, 아울러 설치비용도 상승하게 된다.

본 발명은 상기와 같이 설치 공간을 많이 차지하고, 증설에 따른 비용 상승이 불가피한 가새형 내진 보강을 개선하기 위해 개발된 것으로, 본 발명에서는 가새 영역별로 발생하는 변위를 하나의 에너지 소산장치로 모두 감쇄시킬 수 있도록 하고, 그와 더불어 설치 공간을 최소화할 수 있는 긴장재를 이용한 건축 구조물의 가새형 내진 보강구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에서는 건축 구조물의 내진 보강을 위한 에너지 소산장치가 가새형으로 연결되는 내진 보강구조로서, 상부 및 바닥 슬래브와 연결되는 보조 기둥이 메인 기둥의 일측에 하나 이상 수직으로 설치되고; 소산부재의 양측에 연결되는 긴장재가 대각으로 지나가는 가새 영역을 따라 이어지는 상태로 보조 기둥과 메인 기둥을 연결하는 긴장재를 이용한 건축 구조물의 가새형 내진 보강구조가 제공된다.

또한, 본 발명에 있어서, 건축 구조물의 내진 보강을 위한 에너지 소산장치가 가새형으로 연결되는 내진 보강구조로서, 상부 및 바닥 슬래브와 연결되는 복수의 보조 기둥이 서로 대응하는 상태로 메인 기둥의 둘레를 따라 수직으로 설치되고; 소산부재의 양측에 연결되는 긴장재가 대각으로 지나가는 가새 영역을 따라 이어지는 상태로 보조 기둥 간에 연결되는 긴장재를 이용한 건축 구조물의 가새형 내 진 보강구조가 제공된다.

본 발명에 따르면, 내진 설계가 미흡하게 설계되었거나, 또는 내진 설계가 되어 있지 않은 기존 건축 구조물에서, 메인 기둥에 근접 설치되는 보조 기둥을 이용하여 에너지 소산장치가 설치됨으로써, 내진 보강을 위한 설치공간을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 소산부재의 양측에 연결되는 긴장재가 세분화되는 가새 영역을 따라 이어지는 상태로 설치되어, 에너지 소산장치의 최소 설치로 각 영역에서 발생 되는 변위를 직접 흡수 완화할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.

[실시예 1]

실시예 1은 보조 기둥(10)이 메인 기둥(12)에 근접하게 설치되고, 메인 기둥(12)과 보조 기둥(10)이 에너지 소산장치(14)의 긴장재(14b)로 가새 연결되는 구조를 제시하고 있다.

도 1a 및 도 1b에서는 본 발명의 실시예 1에 따른 긴장재를 이용한 건축 구조물의 가새형 내진 보강구조를 나타낸 것으로, 도 1a는 사시도이고, 도 1b는 수평 방향으로 발생되는 변위를 정면에서 바라본 개략도이다.

도시된 실시예에서는, 메인 기둥(12)의 일측에 보조 기둥(10)이 근접하게 배치되며, 보조 기둥(10)은 상부 및 바닥 슬래브(18, 20)와 연결되도록 수직으로 설치된다.

위와 같이 상기 메인 기둥(12)과 보조 기둥(10)을 잇는 가상의 사각을 가새 영역(a)으로 가정할 때, 이 가새 영역(a)에는 회전 롤러(24)가 구비된 고정 브라켓(26)이 대각으로 각각 고정된다. 이때, 상, 하단에 형성되는 가새 영역(a)에는 긴장재(14b)의 일단이 각각 고정되며, 이를 위해 정착 브라켓(28)이 고정될 수 있다.

내진 보강을 위한 상기 에너지 소산장치(14)는 소산부재(14a)와, 소산부재(14a)의 양측에 각각 연결되는 긴장재(14b)로 구성된다.

상기 긴장재(14b)는 보조 기둥(10)과 메인 기둥(12)에 고정된 회전 롤러(24)를 번갈아가며 지나가게 되며 최종적 긴장재(14b)를 긴장하고, 그 일단을 정착 브라켓(28)에 각각 고정시킴으로써, 긴장재(14b)는 가새 영역(a)을 대각으로 지나가면서 가새 영역(a)을 따라 이어지는 연결 구조를 가지게 된다.

이와 같이 설치된 상태에서 지지 하중에 의해 수평으로 변위를 일으키게 되면, 각 영역에서 발생되는 변위는 긴장재(14b)로 전달된다. 이에 따라 긴장재(14b)의 긴장력과, 소산부재(16a)의 기능이 동시에 발휘되면서 변위에 대한 저항과 함께 전달 에너지를 흡수 완화하게 된다.

위와 같은 구조로 설치되는 실시예 1은, 메인 기둥(12)의 높이가 높고, 영역 별 내진 보강이 요구되는 건축 구조물에서 에너지 소산장치(14)의 증설이 불가피한 경우, 설치 수량을 최소화하면서도 영역별 내진 보강을 가능하게 하고, 그와 더불어 내진 보강을 위한 설치 공간도 최소화할 수 있게 된다.

[실시예 2]

앞서 설명한 실시예 1은 메인 기둥(12) 일측에 보조 기둥(10)이 설치되고, 보조 기둥(10)과 메인 기둥(12)을 긴장재(14b)로 가새 연결한 것이며, 제2 실시예는 메인 기둥(12)의 둘레를 따라 보조 기둥(30)이 복수로 설치되고, 보조 기둥(30) 간에 제1 실시예와 같이 긴장재(14b)를 이용한 가새형 보강구조를 제시하고 있다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예 2에 따른 긴장재를 이용한 건축 구조물의 가새형 내진 보강구조를 나타낸 것으로, 도 2a는 사시도이고, 도 2b는 수평 방향으로 발생되는 변위를 정면에서 바라본 개략도이다.

도시된 실시예에서는, 메인 기둥(12)의 둘레를 따라 서로 마주하는 여러 개의 보조 기둥(30)이 근접 배치되며, 보조 기둥(30)은 상부 및 바닥 슬래브(32, 20)와 연결되는 수직 상태로 설치된다.

또한 상기 보조 기둥(30)을 서로 잇는 가상의 사각을 가새 영역(b)으로 가정할 때, 제1 실시예와 같이 보조 기둥(30)에 각각 고정된 회전 롤러(24)를 번갈 아가면서 지나가게 되며 최종적 긴장재(14b)를 긴장하고 그 일단은 각각 정착 브라켓(28)에 고정된다.

위와 같은 구조로 설치되는 실시예 2는, 다 방향으로 전달되는 수평 변위에 대한 저항과 함께 전달 에너지를 흡수 완화하고, 에너지 소산장치(14)의 대량 증설이 불가피한 경우에 적용된다.

또한, 실시예 2는 보조 기둥(30)이 메인 기둥(12)과 근접하게 배치되더라도 보조 기둥(30)간에 폭을 넓게 형성할 수 있으므로 수직 배치각도(θ1)보다 수평 배치각도(θ2)가 작게 형성되는 가새 연결이 가능하고, 그에 따라 강력한 감쇄 능력이 발휘된다.

한편, 도면에 도시된 에너지 소산장치(14)의 개수와 보조 기둥(10, 30)의 배치는 본 발명을 쉽게 설명하기 위한 하나의 예를 설명하기 위한 것이며, 상기 보조 기둥(10, 30)을 도시된 개수 이상으로 메인 기둥(12) 주위에 더 배치하고, 제1 및 제 2실시예와 같이 에너지 소산장치(14)를 더 증설하게 되면 보강 성능을 더 높일 수 있으며, 긴장재(14b)가 반대되는 대각 방향으로 연결하는 것도 무방할 것이다.

또한, 도면에 도시된 에너지 소산장치(14)의 긴장재(14b)가 대각으로 연결되는 가새 영역(a, b)을 도면에 도시된 영역 이상 더 세분화하여 내진 보강에 대한 보강 성능의 효율성을 극대화할 수 있을 것이다.

또한, 본 발명에 기재된 설명과 도면에 도시된 상기 에너지 소산장치(14)의 소산부재(14a)는 그 예로서 마찰 댐퍼, 실린더 댐퍼, 버퍼, 점성댐퍼, 점탄성 댐퍼, 납댐퍼(Lead Damper), 연강댐퍼(Mild Steel Damper), 고감쇠고무댐퍼(High Damping Rubber Damper), 충격전달장치(Shock Transmission Unit) 등 모두 사용될 수 있을 것이다.

나아가, 본 발명에 따른 긴장재를 이용한 건축 구조물의 가새형 내진 보강구조는 전형적인 라멘구조로 이루어진 건축 구조물에서 내진 보강으로 설치 적용되는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 아니하고, 내진 설계 및 충격과 진동을 흡수 완화가 필요한 다양한 구조물에 적용될 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 실시예1에 따른 긴장재를 이용한 건축 구조물의 가새형 보강구조를 보여주는 것으로, 도 1a는 사시도이고, 도 1b는 지진에 의한 변위를 보여주는 개략도이다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예2에 따른 긴장재를 이용한 건축 구조물의 가새형 보강구조를 보여주는 것으로, 도 2a는 사시도이고, 도 2b는 지진에 의한 변위를 보여주는 개략도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10, 30 : 보조 기둥 12 : 메인 기둥

14 : 에너지 소산장치 18, 32 : 상부 슬래브

20 : 하부 슬래브 24 : 회전 롤러

26 : 고정 브라켓 28 : 정착 브라켓

Claims (2)

1. 건축 구조물의 내진 보강을 위한 에너지 소산장치(14)가 가새형으로 연결되는 내진 보강구조로서,

   상부 및 바닥 슬래브(18, 20)와 연결되는 보조 기둥(10)이 메인 기둥(12)의 일측에 하나 이상 수직으로 설치되고;

   소산부재(14a)의 양측에 연결되는 긴장재(14b)가 대각으로 지나가는 하나 이상의 가새 영역(a)을 따라 이어지는 상태로 보조 기둥(10)과 메인 기둥(12)을 연결하는 것을 특징으로 하는 긴장재를 이용한 건축 구조물의 가새형 내진 보강구조.
2. 건축 구조물의 내진 보강을 위한 에너지 소산장치(14)가 가새형으로 연결되는 내진 보강구조로서,

   상부 및 바닥 슬래브(32, 20)와 연결되는 복수의 보조 기둥(30)이 서로 대응하는 상태로 메인 기둥(12)의 둘레를 따라 수직으로 설치되고;

   소산부재(14a)의 양측에 연결되는 긴장재(14b)가 대각으로 지나가는 하나 이상의 가새 영역(b)을 따라 이어지는 상태로 보조 기둥(30)간에 연결되는 것을 특징으로 하는 긴장재를 이용한 건축 구조물의 가새형 내진 보강구조.

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